冷热辐射式个性化空调系统的末端装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种冷热辐射式个性化空调系统的末端装置及其控制方法，包括冷热辐射面、空调安装部件、发光单元、温度传感器、换热盘管、风机、温控单元；个性化空调系统形成睡眠空间，睡眠空间内布置休息部件，冷热辐射面通过空调安装部件、换热盘管、风机安装在睡眠空间的顶部，使得冷热辐射面位于休息部件的上方；发光单元安装在冷热辐射面的下表面，能够提供照明。温度传感器安装在冷热辐射面展开截面的末端，能够实时探测休息部件所处空间的温度；温控单元设置在冷热辐射面上方形成的安装空间内，接收温度传感器的探测温度，输出舒适温度，以控制冷热辐射面的表面温度。减少环境控制所消耗的能源代价，对辐射空调的有效优化具有很大的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
冷热辐射式个性化空调系统的末端装置及其控制方法
本专利技术涉及建筑环境与能源应用工程
，具体地，涉及一种冷热辐射式个性化空调系统的末端装置及其控制方法，尤其是一种用于睡眠环境和个性化空调环境的冷热辐射式个性化空调系统的末端及其控制方法。
技术介绍
睡眠是人类生命的需要，许多重要的生理过程在睡眠中发生。良好的睡眠质量，是人们正常工作学习生活的保障。神经科学研究揭示了热环境与睡眠质量密切相关的机理。舒适的睡眠热环境对睡眠的维持和睡眠质量的改善具有非常重要的作用。目前卧室环境主要采用分体壁挂，柜机和窗机或中央空调，通过送入冷却或加热的空气对整个卧室空间进行温度调节。睡眠过程中，人体只占用卧室空间的很小一部分，且在睡眠过程中人体较少移动，因此如采用个性化空调对人体所在局部区域的环境进行调控，将可以改善热舒适和实现节能。不同的空调末端形式存在不同的舒适特性。目前有提出采用局部送风(对流换热)的个性化空调，但气流有可能干扰人体睡眠，且在制冷工况下容易引起冷风感。研究表明，与全空气空调系统相比，辐射供热和供冷系统更有助于提高人体舒适度。人体在睡眠状态下，不同身体部位的温度不完全相同，另外，由于被褥遮盖局部身体部位，导致各个身体部位和环境的换热不全相同。为了将不同身体部位的温度维持在舒适的范围内，有必要人体进行分区域的温度调节。空气调节设备的温度控制的反馈参数目前主要采用空气温度，而空气温度很大程度上不能反映人的热感觉。而人体的皮肤温度是预测人体热感觉的有效依据，因此利用人体皮肤温度来预测人的热感觉状态，进而调控空调温度是一种更高效的控制手段。专利文献CN109556249A公开一种一拖多整体空调机组及其出风温度调节方法。所述一拖多整体空调器包括空调机组、第一风道系统和至少两个室内末端装置，所述室内末端装置包括一新风装置，所述新风装置与第一风道系统的送风管道连通，将新风与送风管道内空气混合后由室内末端装置的出风口送至室内。上述技术方案引入新风系统，结构复杂，造价成本较高，且不针对睡眠舒适调节。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种冷热辐射式个性化空调系统的末端装置及其控制方法。根据本专利技术提供的一种冷热辐射式个性化空调系统的末端装置，包括冷热辐射面、空调安装部件、发光单元、温度传感器、换热盘管、风机、温控单元；个性化空调系统形成睡眠空间，睡眠空间内布置休息部件，冷热辐射面通过空调安装部件、换热盘管、风机安装在睡眠空间的顶部，使得冷热辐射面位于休息部件的上方；发光单元安装在冷热辐射面的下表面，能够提供照明。温度传感器安装在冷热辐射面展开截面的末端，能够实时探测休息部件所处空间的温度；温控单元设置在冷热辐射面上方形成的安装空间内，接收温度传感器的探测温度，输出舒适温度，以控制冷热辐射面的表面温度。优选地，所述冷热辐射面设置为多段式或多面式结构，能够实现各段或各面具有不同的表面温度和独立温度控制，发光单元安装在各段或各面的交接连接处。优选地，所述温控单元包括控制单片机及执行部件；所述控制单片机采用AT89C52单片机；所述执行部件采用温控阀；单片机控制温控阀，进而控制冷热辐射面温度。优选地，所述冷热辐射面分为面对头部、面对腹部和面对脚部的三段式结构。根据本专利技术提供的一种冷热辐射式个性化空调系统末端装置控制方法，利用所述的末端装置，包括如下步骤：步骤S1：监测额头皮肤温度，根据额头皮肤温度计算人体综合热感预测值；步骤S2：令人体综合热感预测值取绝对值，若绝对值小于第一设定值，则维持冷热辐射面当前温度不变，执行步骤S5；否则，则判断额头皮肤温度是否低于下限值或者高于上限值，若是，则执行步骤S3，若否，则监测脚部皮肤温度，执行步骤S4；步骤S3：判断额头皮肤温度是否低于第一下限值或者高于第一上限值，若低于第一下限值，则升高冷热辐射面面对头部的温度；若高于第一上限值，则降低冷热辐射面面对头部的温度；步骤S4：监测脚部皮肤温度，若是否超过第二上限值或者低于第二下限值，若是，则维持冷热辐射面的当前温度并开启风机辅助换热，执行步骤S5；若低于第二下限值，则升高冷热辐射面面对脚部和腹部的温度；若高于第二上限值，则降低冷热辐射面面对脚部和腹部的温度；步骤S5：延时设定时间，重新开始监测额头皮肤温度。优选地，所述人体综合热感预测值的计算通过3.497Y-120.762得到，其中Y表示额头皮肤温度。优选地，所述第一设定值为0.5。优选地，所述升高冷热辐射面面对头部的温度的第一升高值或降低冷热辐射面面对头部的温度的第一降低值相同。优选地，所述升高冷热辐射面面对脚部的温度的第二升高值或降低冷热辐射面面对脚部的温度的第二降低值相同。优选地，所述升高冷热辐射面面对腹部的温度的第三升高值或降低冷热辐射面面对腹部的温度的第三降低值相同。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、与传统空调相比，传统空调对环境的温度控制维持固定的设定值，而本申请的控制目标是直接满足人的热舒适需求。因此，本申请减少了由不必要的环境控制所消耗的能源代价，对辐射空调的有效优化具有很大的经济效益。2、使用人体的皮肤温度作为人体热感觉的评判依据，其准确性与有效性高于空气温度指标，因此其能实现对环境调控的更直接、迅速的响应，此手段将进一步降低空调实际的运行能耗。3、针对传统空调无法实现人体尺度上的环境控制，本申请可以分区域调节辐射板的温度，以满足人体身体不同部位对热量或冷量的需求，实现了人体尺度上更精细化的环境调控，避免了人体局部因过冷或者过热导致的不舒适问题和能源浪费问题。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为空调末端的安装示意图；图2为空调末端的控制原理图。图中示出：睡眠空间1；床2；冷热辐射面3；空调安装部件4；灯5；红外温度传感器6；换热盘管7；风机8。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。本专利技术涉及一种冷热辐射式个性化空调系统的末端，包括空调安装部件，冷/热辐射面、空调面罩、灯、灯座和灯罩，辐射式空调末端被安装在床的上方和睡眠空间的顶部。冷/热辐射面对睡眠人体进行制冷或供热，冷/热辐射面多段式设计可让辐射范围覆盖整个床面，并能够实现不同的辐射表面温度，以满足人体不同部位对于热量的需求。辐射面温度由系统控制，该系统依据温度传感器监测的人体皮肤温度，预测人的热感觉。依据热感觉的预测结果，系统进一步预测不同身体部位的热量需求，进而调节各段空调辐射面板的温度。灯座焊接在空调面罩上，使空调与灯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冷热辐射式个性化空调系统的末端装置，其特征在于，包括冷热辐射面(3)、空调安装部件(4)、发光单元(5)、温度传感器(6)、换热盘管(7)、风机(8)、温控单元；/n个性化空调系统形成睡眠空间(1)，睡眠空间(1)内布置休息部件(2)，冷热辐射面(3)通过空调安装部件(4)、换热盘管(7)、风机(8)安装在睡眠空间(1)的顶部，使得冷热辐射面(3)位于休息部件(2)的上方；/n发光单元(5)安装在冷热辐射面(3)的下表面，能够提供照明；/n温度传感器(6)安装在冷热辐射面(3)展开截面的末端，能够实时探测休息部件(2)所处空间的温度；/n温控单元设置在冷热辐射面(3)上方形成的安装空间内，接收温度传感器(6)的探测温度，输出舒适温度，以控制冷热辐射面(3)的表面温度。/n

【技术特征摘要】
1.一种冷热辐射式个性化空调系统的末端装置，其特征在于，包括冷热辐射面(3)、空调安装部件(4)、发光单元(5)、温度传感器(6)、换热盘管(7)、风机(8)、温控单元；
个性化空调系统形成睡眠空间(1)，睡眠空间(1)内布置休息部件(2)，冷热辐射面(3)通过空调安装部件(4)、换热盘管(7)、风机(8)安装在睡眠空间(1)的顶部，使得冷热辐射面(3)位于休息部件(2)的上方；
发光单元(5)安装在冷热辐射面(3)的下表面，能够提供照明；
温度传感器(6)安装在冷热辐射面(3)展开截面的末端，能够实时探测休息部件(2)所处空间的温度；
温控单元设置在冷热辐射面(3)上方形成的安装空间内，接收温度传感器(6)的探测温度，输出舒适温度，以控制冷热辐射面(3)的表面温度。


2.根据权利要求1所述的冷热辐射式个性化空调系统的末端装置，其特征在于，所述冷热辐射面(3)设置为多段式或多面式结构，能够实现各段或各面具有不同的表面温度和独立温度控制，发光单元(5)安装在各段或各面的交接连接处。


3.根据权利要求1所述的冷热辐射式个性化空调系统的末端装置，其特征在于，所述温控单元包括控制单片机及执行部件；
所述控制单片机采用AT89C52单片机；
所述执行部件采用温控阀；单片机控制温控阀，进而控制冷热辐射面温度。


4.根据权利要求2所述的冷热辐射式个性化空调系统的末端装置，其特征在于，所述冷热辐射面(3)分为面对头部、面对腹部和面对脚部的三段式结构。


5.一种冷热辐射式个性化空调系统末端装置控制方法，利用权利要求1至4中任一项所述的末端装置，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：监测额头皮肤温度，根据额头皮肤温度计算人体综合热感预测值；
步骤S2：令人体综合热感预测值取绝对值，若绝对...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰丽，孙宇翔，翟志强，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31